高频开关设备中自举电路设计的实战应用与方案

发布时间:2025-01-16 阅读量:999 来源: 我爱方案网 作者: bebop

在多级电源转换器、电机驱动和其他需要高频开关操作的设备中,栅极驱动IC用于控制功率晶体管的开启和关闭。对于高侧开关而言,由于它们通常工作在较高的电位下,传统的直接驱动方式难以实现。

自举电路作为栅极驱动IC的一部分,能够提供必要的电压提升,以确保MOSFET或IGBT等功率器件在高侧操作时能正确导通。本文将详细介绍栅极驱动IC自举电路的设计原理和实战方案。

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自举式电路工作原理

自举式电路在高电压栅极驱动电路的工作原理如下。

当 VS 降低到 IC 电源电压 VDD 或下拉至地时 (低端开关导通,高端开关关断),电源 VDD 通过自举电阻, RBOOT,和自举二极管, DBOOT,对自举电容CBOOT,进行充电,如图 2 所示。

当 VS 被高端开关上拉到一个较高电压时,由 VBS 对该自举电容放电,此时,VBS 电源浮动,自举二极管处于反向偏置,轨电压 (低端开关关断,高端开关导通)和 IC 电源电压 VDD,被隔离开。



自举式电路应用实例

  1. DC-DC转换器

    • 在非隔离式升压、降压-升压拓扑结构中,自举电路使栅极驱动IC能够在输入电压范围内可靠地控制高侧开关。

  2. 电机驱动

    • 三相逆变器中,每个桥臂都需要独立的自举电路来驱动相应的高侧功率器件,从而实现对电机的有效控制。

  3. 太阳能逆变器

    • 为了最大化太阳能板的能量输出,光伏系统中的最大功率点跟踪(MPPT)控制器会频繁调整工作电压,这时自举电路的作用尤为突出。

实战方案:

Microchip高效双通道数字栅极驱动器


01
2ASC-12A1HP和2ASC-12A2HP

Microchip的AgileSwitch® 2ASC-12A1HP 1200V双通道数字栅极驱动器,采用Augmented Switching™技术,可直接用于生产并可完全配置。AgileSwitch 2ASC-12A1HP栅极驱动器和下一代2ASC-12A2HP由Microchip智能配置工具(ICT)支持,该接口允许用户配置栅极驱动器参数,包括栅极开关配置文件、系统关键监控器和控制器接口设置。ICT是一个免费的下载工具,可以有效节省开发时间。








(图片来源:Microchip Technology Inc.


02
2ASC-17A1HP


Microchip AgileSwitch® 2ASC-17A1HP 1700v双通道高性能核心能够更好地控制和保护大多数基于 SiC MOSFET 的电源系統。2ASC-17A1HP 提供高达20A 的峰值电流。这种先进的栅极驱动內核包括一个隔离式 DC/DC转换器和用于 PWM 信号和故障反馈的低电容隔离栅。智能配置工具 (ICT) 允许用戶为他們的应用适当配置栅极驱动器參數,而无需更改硬件设计。


(图片来源:Microchip Technology Inc.


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